GNSS ile konum belirleme yöntemleri temelde mutlak ve bağıl olmak üzere iki türdür. GNSS ile konum belirleme yöntemleri Şekil 4.1’ de gösterilmektedir.
Şekil 4.17 GNSS ile konum belirleme yöntemleri 4.1. Mutlak Konum Belirleme
Mutlak konum belirleme, tek bir alıcı ile dört veya daha çok uydudan kod ve/veya faz gözlemleri yapılarak alıcı kurulu olan noktanın koordinatlarının belirlenmesidir. Uydu-alıcı uzaklıkları ve uyduların bilinen koordinatları ile uzay geriden kestirme ile noktaların koordinatları belirlenmektedir (Şekil 4.2) (Kahveci ve Yıldız, 2019).
GNSS İLE KONUM BELİRLEME
MUTLAK KONUM BELİRLEME SPS PPP BAĞIL KONUM BELİRLEME FAZ ÖLÇÜLERİ STATİK KİNEMATİK RTK KLASİK RTK AĞ RTK KOD ÖLÇÜLERİ
POST-PROCESS GERÇEK ZAMANLI DGNSS
Şekil 4.18 Mutlak Konum Belirleme (Ayers, 2011)
Mutlak konum belirleme yöntemi SPP ve PPP olarak ikiye ayrılmaktadır.
4.1.1. Tek nokta konum belirleme (SPP)
GPS uyduları yörüngeye yerleştirilip kullanılmaya başlandığında SPP yöntemi kullanılmaktaydı. Başlarda genel olarak navigasyon amacı ile kullanılmaktaydı. Yöntemin dezavantajı yalnız kod ölçülerini kullanıyor olmasıdır. SPP yönteminde atmosferik hatalar, uydu saat hataları, uydu efemeris hataları, alıcı sinyal hatası ve multipath gibi hatalar elemine edilememektedir. Hassas yörünge yerine yayın (broadcast) efemerisi kullanılmaktadır. Konum doğruluğu metreler mertebesini bulmaktadır ve günümüzde akıllı telefon ve tabletlerde hala kullanılmaktadır (Gürtürk, 2016).
4.1.2. Hassas nokta konum belirleme (PPP)
PPP yöntemi, konum belirleme için öncelikle uydu yörünge ve uydu saat düzeltmeleri bilgilerini ve diğer düzeltme modelleriyle birlikte tek GNSS alıcısı ile mutlak konum belirleme esaslarına dayalı olarak geliştirilen, teknoloji ile güncel olarak kullanılan bir yöntemdir (Turgut, 2019).
PPP yönteminde SPP yönteminden farklı olarak hem faz hem de kod ölçüleri, hassas saat ve yörünge ürünleri kullanılmaktadır. Bu farkların doğrultusunda SPP yöntemindeki m mertebesindeki doğruluk PPP yönteminde cm seviyesine ulaşmaktadır. PPP yönteminin diğer bağıl yöntemlerine göre farkı ise, bağıl yöntemlerdeki ikili fark gözlemlerinin aksine sıfır fark gözlemlerini kullanması ve bağıl konumlama yönteminin başarısı büyük ölçüde alıcılar arasındaki mesafeye bağlıyken PPP yönteminde böyle bir durumun söz konusu olmamasıdır (Gürtürk, 2016).
4.2. Bağıl Konum Belirleme
Bağıl konum belirleme yöntemi koordinatları bilinen bir noktaya göre diğer nokta veya noktaların koordinatların elde edilmesidir (Şekil 4.3). Yani, iki nokta arasındaki baz vektörünün belirlenmesidir. Bağıl konum belirleme için iki ayrı noktaya kurulmuş iki alıcı ile aynı uydulara eş zamanlı olarak kod veya faz gözlemleri yapılmaktadır (Kahveci ve Yıldız, 2019).
Şekil 4.19 Bağıl Konum Belirleme (Ayers, 2011)
Bağıl konum belirleme ile elde edilen doğruluk mutlak konum belirlemeye göre çok daha iyidir ancak alıcı tipi (P kodlu, P kodsuz), ölçü süresi, gözlenen uydu geometrisi, uydu sayısı ve kullanılan efemeris bilgisine (yayın ya da duyarlı) bağlı olarak elde edilen doğruluk 0.001 ile 100 ppm arasında değişmektedir. Kod gözlemleri ile anında konum belirlemek için yeterli doğruluk pratik olarak sağlanmaktadır ancak mühendislik ölçmeleri, jeodezik amaçlı ölçmeler için daha duyarlı konum doğruluklarına ihtiyaç vardır. Bu nedenle faz gözlemleri kullanılmaktadır (Kahveci ve Yıldız, 2019).
GNSS ile konum belirlemede kullanılan ölçü yöntemleri statik ve kinematik olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Seçilen yöntem, ölçüm yapılacak olan noktanın hareketli ya da sabit olmasına, ölçüm süresine, elde edilecek duyarlığa ve kullanılan alıcılara bağlı olarak değişmektedir.
4.2.1. Statik yöntem
Statik ölçü yöntemi klasik bir ölçü yöntemi olup çok yüksek doğruluk istendiğinde, uzun bazlarda, mevcut uydu geometrisi diğer yöntemlere olanak vermediğinde, sistematik etkilerin dikkate alınması durumunda en iyi yöntemdir (Şekil
4.4). Bu yöntemde, iki veya daha fazla alıcı ile gözlem yapılmaktadır. Ölçü süresi mesafeye bağlı olarak değişmektedir (Kahveci ve Yıldız, 2019).
Şekil 4.20 Statik Ölçü Yöntemi 4.2.2. Kinematik yöntem
4.2.2.1. Klasik RTK
Gerçek zamanlı kinematik (RTK) yöntem ile konum belirleme, gezen alıcıların uydulardan kaydettiği faz gözlemlerine ve aynı zamanda referans istasyonundan gezen alıcıya gönderilen ham ölçü veya düzeltme bilgilerine (pseudorange, atmosfer vb.) göre yapılmaktadır. Bu yöntemde hesaplar gezen alıcıda yapılır. Klasik RTK yönteminde elde edilecek doğruluk sistematik hatalar nedeniyle (atmosferik hatalar, yörünge hatası vb.) referans istasyon ile gezen alıcı arasındaki mesafeye bağlıdır. Referans istasyonu gezen alıcılara düzeltme bilgilerini radyo bağlantısı, internet, uydu haberleşmesi gibi herhangi bir iletişim aracılığıyla gönderir. Düzeltme bilgisi radyo bağlantısı aracılığıyla alındığında baz mesafesi yaklaşık 10 km ile sınırlıdır. İnternet aracılığı ile sağlandığında ise daha uzak mesafelerde de klasik RTK yöntemi kullanılabilmektedir (Alçay ve Atiz,2021).
4.2.2.2. Ağ RTK
Ağ-RTK yöntemi ile tek referans istasyonuna bağlılık ortadan kalkmış, referans istasyonları ile atmosferik modelleme yapılması olanağı sağlanmıştır. Ağ-RTK, klasik RTK yöntemine göre daha uzun bazlarda faz gözlemlerine bağlı olarak gerçek zamanlı konum belirleme tekniğidir. Sistemdeki gezici alıcı sunucuya radyo modem veya internet ile bağlanır. Gezici alıcı, gerçek zamanlı kinematik veriyi alıp uygun bir algoritmaya göre bulunduğu konumu hesaplamaktadır.
Ağ-RTK tekniğinin günümüzde en çok kullanılan şekli sabit GNSS ağlarıdır. Ülkemizde bu amaçla TUSAGA-AKTİF sistemi ile ülkemiz ve KKTC de yeterli GNSS uydusunun görülebildiği yerlerde, yer kontrol noktalarına ihtiyaç olmadan, birkaç saniye içinde konum bilgisi elde edebildiğimiz, 146 noktadan oluşan CORS-TR ağı kurulmuştur (URL-5).
CORS-TR sisteminde gerçek zamanlı anlık konum belirleme için üç teknik kullanılmaktadır. Bunlar; FKP, VRS, MAC tekniğidir.
VRS tekniği ticari olarak ortaya çıkan ilk ağ bazlı RTK tekniğidir. Bu yöntemde gerçek bir fiziksel referans istasyonu yerine sanal bir referans istasyon kullanılmaktadır. Düzeltmeler bu sanal referans istasyon üzerinden yayınlanmaktadır. VRS tekniğinin uygulanması için CORS ağındaki kontrol merkezi ile gezici alıcı arasındaki iki yönlü iletişim gereklidir (Öğütcü ve Kalaycı, 2018).
FKP olarak bilinen alan düzeltme yaklaşımında tüm CORS ağı kullanılarak her sabit istasyonda atmosferik düzeltmeler ve taşıyıcı faz düzeltmeleri hesaplanmaktadır. Böylece düzeltmeler gezici tarafından kullanılmaktadır. Bu teknik için çift ya da tek yönlü iletişim yeterli olmaktadır. Kullanıcı sayısında bir sınırlandırma söz konusu olmamaktadır. Gezici, ağ düzeltmesini sabit istasyonların birinden alır ve çift yönlü haberleşmede bu istasyonu merkez olarak belirler (Öğütcü ve Kalaycı, 2018).
MAC tekniği, bir adet ana istasyon ve birden çok yardımcı istasyondan oluşan ağ içerisinde gezici alıcının konumunun belirlenmesine dayanır. MAC tekniğinde ana istasyonun gezen alıcılara en yakın istasyon olması zorunlu değildir. Mac tekniğinde önemli olan aynı uydulara gözlem yapılmış olmasıdır. Bunun nedeni, ana istasyonun düzeltmelerin hesaplanmasından ziyade düzeltmelerin yayınlanmasında rolü olmasıdır. Ayrıca bu yöntemde herhangi bir nedenle ana istasyondan veri alınamaması durumunda yardımcı referans istasyonlarında birisi ana referans istasyonu görevini üstlenmektedir (İnal ve ark,2014).
4.2.3. Gerçek Zamanlı Kod Ölçüleri – DGNSS
Diferansiyel GNSS (DGNSS/DGPS) tekniğinde koordinatları bilinen bir referans istasyonuna bağlı olarak gezen bir alıcının koordinatları kod (pseudorange) gözlemleri kullanılarak metre mertebesindeki doğruluklarla belirlenmektedir. Bu sistemde konumu belirli referans noktası üzerinde ölçme yapılmakta ve temel olarak ölçülerin olması gereken değerleri ölçülerle karşılaştırılmaktadır ve aradaki fark konumu belirlenecek noktalara düzeltme olarak getirilmektedir (Kahveci, 2017).